激光打標(biāo)發(fā)展歷程

激光打標(biāo)設(shè)備的核心是激光打標(biāo)控制系統(tǒng)，因此，激光打標(biāo)的發(fā)展歷程就是打標(biāo)控制系統(tǒng)的發(fā)展過程。從1995年到2003年短短的8年時(shí)間，控制系統(tǒng)在激光打標(biāo)領(lǐng)域就經(jīng)歷了大幅面時(shí)代、轉(zhuǎn)鏡時(shí)代和振鏡時(shí)代，控制方式也完成了從軟件直接控制到上下位機(jī)控制到實(shí)時(shí)處理、分時(shí)復(fù)用的一系列演變，如今，半導(dǎo)體激光器、光纖激光器、乃至紫外激光的出現(xiàn)和發(fā)展又對(duì)光學(xué)過程控制提出了新的挑戰(zhàn)。

激光打標(biāo)大幅面時(shí)代

所謂大幅面，剛開始是將繪圖儀的控制部分直接用于激光設(shè)備上，將繪圖筆取下，在（0，0）點(diǎn)X軸基點(diǎn)、Y軸基點(diǎn)和原繪圖筆的位置上分別安裝45°折返鏡，在原繪圖筆位置下端安裝小型聚焦鏡，用以導(dǎo)通光路及使光束聚焦。直接用繪圖軟件輸出打印命令即可驅(qū)動(dòng)光路的運(yùn)行，這種方式最明顯的優(yōu)勢(shì)是幅面大，而且基本上能滿足精度比較低的標(biāo)刻要求，不需要專用的標(biāo)刻軟件；但是，這種方式存在著打標(biāo)速度慢、控制精度低、筆臂機(jī)械磨損大、可靠性差、體積大等缺點(diǎn)。因此，在經(jīng)歷最初的嘗試后，繪圖儀式的大幅面激光打標(biāo)系統(tǒng)逐步退出打標(biāo)市場(chǎng)的，所應(yīng)用的同類型的大幅面設(shè)備基本上都是模仿以前這種控制過程，用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的高速大幅面系統(tǒng)，而隨著三維動(dòng)態(tài)聚焦振鏡式掃描系統(tǒng)的逐步完善，大幅面系統(tǒng)將逐步從激光標(biāo)刻領(lǐng)域銷聲匿跡。

激光打標(biāo)轉(zhuǎn)鏡時(shí)代

由于看到大幅面系統(tǒng)的一系列缺點(diǎn)，在高速振鏡技術(shù)還沒有在中國(guó)廣泛普及的情況下，一些控制工程師自行開發(fā)了由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)鏡式掃描系統(tǒng)，其工作原理是將從諧振腔中導(dǎo)出的激光通過擴(kuò)束，經(jīng)過成90°安裝的兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的金鏡的反射，由F-theta場(chǎng)鏡聚焦后輸出作用于處理對(duì)象上，金鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)使工作平面上的激光作用點(diǎn)分別在X、Y軸上移動(dòng)，兩個(gè)鏡面協(xié)同動(dòng)作使激光可以在工作平面上完成直線和各種曲線的移動(dòng)。這種控制過程無(wú)論從速度還是定位精度來(lái)說都遠(yuǎn)超過大幅面，因此在很大程度上能滿足工具行業(yè)對(duì)激光控制的要求，雖然同當(dāng)時(shí)國(guó)際上流行的振鏡式掃描系統(tǒng)還有比較明顯的差距，但嚴(yán)格來(lái)說這種設(shè)計(jì)思路的出現(xiàn)和逐步完善代表著中國(guó)激光應(yīng)用的一個(gè)里程碑，是中國(guó)完全能自行設(shè)計(jì)和生產(chǎn)激光應(yīng)用設(shè)備的典型標(biāo)志。直到振鏡在中國(guó)大規(guī)模應(yīng)用的興起，這種控制方式才逐步退出中國(guó)激光應(yīng)用的舞臺(tái)。

激光打標(biāo)振鏡時(shí)代

1998年，振鏡式掃描系統(tǒng)在中國(guó)的大規(guī)模應(yīng)用開始到來(lái)。[所謂振鏡，又可以稱之為電流表計(jì)，它的設(shè)計(jì)思路完全沿襲電流表的設(shè)計(jì)方法，鏡片取代了表針，而探頭的信號(hào)由計(jì)算機(jī)控制的-5V—5V的直流信號(hào)取代，以完成預(yù)定的動(dòng)作。同轉(zhuǎn)鏡式掃描系統(tǒng)相同，這種典型的控制系統(tǒng)采用了一對(duì)折返鏡，不同的是，驅(qū)動(dòng)這套鏡片的步進(jìn)電機(jī)被伺服電機(jī)所取代，在這套控制系統(tǒng)中，位置傳感器的使用和負(fù)反饋回路的設(shè)計(jì)思路進(jìn)一步保證了系統(tǒng)的精度，整個(gè)系統(tǒng)的掃描速度和重復(fù)定位精度達(dá)到一個(gè)新的水平。

激光打標(biāo)技術(shù)作為一種現(xiàn)代精密加工方法,與腐蝕,電火花加工,機(jī)械刻劃,印刷等傳統(tǒng)的加工方法相比,具有無(wú)與倫比的優(yōu)勢(shì)：

1．采用激光做加工手段,與工件之間沒有加工力的作用,具有無(wú)接觸,無(wú)切削力,熱影響小的優(yōu)點(diǎn),保證了工件的原有精度。同時(shí),對(duì)材料的適應(yīng)性較廣,可以在多種材料的表面制作出非常精細(xì)的標(biāo)記且耐久性非常好；

2．激光的空間控制性和時(shí)間控制性很好,對(duì)加工對(duì)象的材質(zhì),形狀,尺寸和加工環(huán)境的自由度都很大,特別適用于自動(dòng)化加工和特殊面加工。且加工方式靈活,既可以適應(yīng)實(shí)驗(yàn)室式的單項(xiàng)設(shè)計(jì)的需要,也可以滿足工業(yè)化大批量生產(chǎn)的要求；

3．激光刻劃精細(xì),線條可以達(dá)到毫米到微米量級(jí),采用激光標(biāo)刻技術(shù)制作的標(biāo)記仿造和更改都非常困難,對(duì)產(chǎn)品防偽極為重要；

4．激光加工系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)相結(jié)合可構(gòu)成高效自動(dòng)化加工設(shè)備,可以打出各種文字,符號(hào)和圖案，易于用軟件設(shè)計(jì)標(biāo)刻圖樣,更改標(biāo)記內(nèi)容,適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)高效率,快節(jié)奏的要求；

5．激光加工和傳統(tǒng)的絲網(wǎng)印刷相比，沒有污染源，是一種清潔無(wú)污染的高環(huán)保加工技術(shù)；

激光打標(biāo)技術(shù)已被廣泛的應(yīng)用于各行各業(yè),為優(yōu)質(zhì),高效,無(wú)污染和低成本的現(xiàn)代加工生產(chǎn)開辟了廣闊的前景。隨著現(xiàn)代激光標(biāo)刻應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展,對(duì)激光制造的設(shè)備系統(tǒng)小型化,高效率和集成化的要求也越來(lái)越高,新型高功率光纖激光技術(shù)的開發(fā)成功,必將對(duì)此產(chǎn)生極大的推動(dòng)。

聚焦后的極細(xì)的激光光束如同刀具，可將物體表面材料逐點(diǎn)去除，其先進(jìn)性在于標(biāo)記過程為非接觸性加工，不產(chǎn)生機(jī)械擠壓或機(jī)械應(yīng)力，因此不會(huì)損壞被加工物品；由于激光聚焦后的尺寸很小，熱影響區(qū)域小，加工精細(xì)，因此，可以完成一些常規(guī)方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)的工藝。

激光加工使用的“刀具”是聚焦后的光點(diǎn)，不需要額外增添其它設(shè)備和材料，只要激光器能正常工作，就可以長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)加工。激光加工速度快，成本低廉。激光加工由計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制，生產(chǎn)時(shí)不需人為干預(yù)。

激光能標(biāo)記何種信息，僅與計(jì)算機(jī)里設(shè)計(jì)的內(nèi)容相關(guān)，只要計(jì)算機(jī)里設(shè)計(jì)出的圖稿打標(biāo)系統(tǒng)能夠識(shí)別，那么打標(biāo)機(jī)就可以將設(shè)計(jì)信息精確的還原在合適的載體上。因此軟件的功能實(shí)際上很大程度上決定了系統(tǒng)的功能。

激光打標(biāo)的基本原理是，由激光發(fā)生器生成高能量的連續(xù)激光光束，聚焦后的激光作用于承印材料，使表面材料瞬間熔融，甚至氣化，通過控制激光在材料表面的路徑，從而形成需要的圖文標(biāo)記。

激光打標(biāo)的特點(diǎn)是非接觸加工，可在任何異型表面標(biāo)刻，工件不會(huì)變形和產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，適于金屬、塑料、玻璃、陶瓷、木材、皮革等材料的標(biāo)記。

激光幾乎可對(duì)所有零件(如活塞、活塞環(huán)、氣門、閥座、五金工具、衛(wèi)生潔具、電子元器件等)進(jìn)行打標(biāo)，且標(biāo)記耐磨，生產(chǎn)工藝易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，被標(biāo)記部件變形小。

激光打標(biāo)機(jī)采用掃描法打標(biāo)，即將激光束入射到兩反射鏡上，利用計(jì)算機(jī)控制掃描電機(jī)帶動(dòng)反射鏡分別沿X、Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)，激光束聚焦后落到被標(biāo)記的工件上，從而形成了激光標(biāo)記的痕跡

珠三角、港臺(tái)地區(qū)把激光打標(biāo)按激光的英文（Laser）音譯稱為激光鐳射加工。

目前國(guó)內(nèi)的激光打標(biāo)按其工作方式可分為掩模式打標(biāo)、陣列式打標(biāo)和掃描式打標(biāo)。

激光打標(biāo)掩模式打標(biāo)

掩模式打標(biāo)又叫投影式打標(biāo)。掩模式打標(biāo)系統(tǒng)由激光器、掩模板和成像透鏡組成，其工作原理，經(jīng)過望遠(yuǎn)鏡擴(kuò)束的激光，均勻的投射在事先做好的掩模板上，光從雕空部分透射。掩模板上的圖形通過透鏡成像到工件（焦面）上。通常每個(gè)脈沖即可形成一個(gè)標(biāo)記。受激光輻射的材料表面被迅速加熱汽化或產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，發(fā)生顏色變化形成可分辨的清晰標(biāo)記。掩模式打標(biāo)一般采用CO2激光器和YAG激光器。掩模式打標(biāo)主要優(yōu)點(diǎn)是一個(gè)激光脈沖一次就能打出一個(gè)完整的、包括幾種符號(hào)的標(biāo)記，因此打標(biāo)速度快。對(duì)于大批量產(chǎn)品，可在生產(chǎn)線上直接打標(biāo)。缺點(diǎn)是打標(biāo)靈活性差，能量利用率低。

激光打標(biāo)陣列式打標(biāo)

它是使用幾臺(tái)小型激光器同時(shí)發(fā)射脈沖，經(jīng)反射鏡和聚焦透鏡后，使幾個(gè)激光脈沖在被打標(biāo)材料表面上燒蝕（熔化）出大小及深度均勻的小凹坑，每個(gè)字符、圖案都是由這些小圓黑凹坑構(gòu)成的，一般是橫筆劃5個(gè)點(diǎn)，豎筆劃7個(gè)點(diǎn)，從而形成5×7的陣列。陣列式打標(biāo)一般采用小功率射頻激勵(lì)CO2激光器，其打標(biāo)速度最高可達(dá)6000字符/妙，因而成為高速在線打標(biāo)的理想選擇，其缺點(diǎn)是只能標(biāo)記點(diǎn)陣字符，且只能達(dá)到5×7的分辨率，對(duì)于漢字無(wú)能為力。

激光打標(biāo)掃描式打標(biāo)

掃描式打標(biāo)系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)、激光器和X-Y掃描機(jī)構(gòu)三部分組成，其工作原理是將需要打標(biāo)的信息輸入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)按照事先設(shè)計(jì)好的程序控制激光器和X-Y掃描機(jī)構(gòu)，使經(jīng)過特殊光學(xué)系統(tǒng)變換的高能量激光點(diǎn)在被加工表面上掃描運(yùn)動(dòng)，形成標(biāo)記。

通常X-Y掃描機(jī)構(gòu)有兩種結(jié)構(gòu)形式：一種是機(jī)械掃描式，另一種是振鏡掃描式。

（1） 機(jī)械掃描式

機(jī)械掃描式打標(biāo)系統(tǒng)不是采用通過改變反射鏡的旋轉(zhuǎn)角度去移動(dòng)光束，而是通過機(jī)械的方法對(duì)反射鏡進(jìn)行X-Y坐標(biāo)的平移，從而改變激光束到達(dá)工件的位置，這種打標(biāo)系統(tǒng)的X-Y掃描機(jī)構(gòu)通常是用繪圖儀改裝。其工作過程：激光束經(jīng)過反光鏡①、②轉(zhuǎn)折光路后，再經(jīng)過光筆（聚焦透鏡）③作用射到被加工工件上。其中繪圖儀筆臂④只能帶著反光鏡①和②沿X軸方向來(lái)回運(yùn)動(dòng)；光筆③連同它上端的反光鏡②（兩者固定在一起）只能沿Y軸方向運(yùn)動(dòng)。在計(jì)算機(jī)的控制下（一般通過并口輸出控制信號(hào)），光筆在Y方向上的運(yùn)動(dòng)與筆臂 在X方向上的運(yùn)動(dòng)合成，可使輸出激光到達(dá)平面內(nèi)任意點(diǎn)，從而標(biāo)刻出任意圖形和文字。

（2）振鏡掃描式

振鏡掃描式打標(biāo)系統(tǒng)主要由激光器、XY偏轉(zhuǎn)鏡、聚焦透鏡、計(jì)算機(jī)等構(gòu)成。其工作原理是將激光束入射到兩反射鏡（振鏡）上，用計(jì)算機(jī)控制反射鏡的反射角度，這兩個(gè)反射鏡可分別沿X、Y軸掃描，從而達(dá)到激光束的偏轉(zhuǎn)，使具有一定功率密度的激光聚焦點(diǎn)在打標(biāo)材料上按所需的要求運(yùn)動(dòng)，從而在材料表面上留下永久的標(biāo)記，聚焦的光斑可以是圓形或矩形。

在振鏡打標(biāo)系統(tǒng)中，可以采用矢量圖形及文字，這種方法采用了計(jì)算機(jī)中圖形軟件對(duì)圖形的處理方式，具有作圖效率高，圖形精度好，無(wú)失真等特點(diǎn)，極大的提高了激光打標(biāo)的質(zhì)量和速度。同時(shí)振鏡式打標(biāo)也可采用點(diǎn)陣式打標(biāo)方式，采用這種方式對(duì)于在線打標(biāo)很適用，根據(jù)于不同速度的生產(chǎn)線可以采用一個(gè)掃描振鏡或兩個(gè)掃描振鏡，與前面所述的陣列式打標(biāo)相比，可以標(biāo)記更多的點(diǎn)陣信息，對(duì)于標(biāo)記漢字字符具有更大的優(yōu)。

振鏡掃描式打標(biāo)系統(tǒng)一般使用連續(xù)光泵工作波長(zhǎng)為1.06μm的Nd:YAG激光器，輸出功率為10～120W，激光輸出可以是連續(xù)的，也可以是Q開關(guān)調(diào)制的。發(fā)展的射頻激勵(lì)CO2激光器，也被用于振鏡掃描式激光打標(biāo)機(jī)。

振鏡掃描式打標(biāo)因其應(yīng)用范圍廣，可進(jìn)行矢量打標(biāo)和點(diǎn)陣打標(biāo)，標(biāo)記范圍可調(diào)，而且具有響應(yīng)速度快、打標(biāo)速度高（每秒鐘可打標(biāo)幾百個(gè)字符）、打標(biāo)質(zhì)量較高、光路密封性能好、對(duì)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)已成為主流產(chǎn)品，并被認(rèn)為代表了未來(lái)激光打標(biāo)機(jī)的發(fā)展方向，具有廣闊的應(yīng)用前景。

用于打標(biāo)的激光器主要有Nd:YAG激光器和CO2激光器。Nd:YAG激光器產(chǎn)生的激光能被金屬和絕大多數(shù)塑料很好地吸收，而且其波長(zhǎng)短(為1.06μm)，聚焦的光斑小，因而最適合在金屬等材料上進(jìn)行高清晰度的標(biāo)記。CO2激光器產(chǎn)生的激光波長(zhǎng)為10.6μm，木制品、玻璃、聚合物和多數(shù)透明材料對(duì)其有很好的吸收效果，因而特別適合在非金屬表面上進(jìn)行標(biāo)記。

Nd:YAG激光器和CO2激光器的缺點(diǎn)是對(duì)材料的熱損傷及熱擴(kuò)散比較嚴(yán)重，產(chǎn)生的熱邊效應(yīng)常會(huì)使標(biāo)記模糊。相比之下，由準(zhǔn)分子激光器產(chǎn)生的紫外光打標(biāo)時(shí)，不加熱物質(zhì)，只蒸發(fā)物質(zhì)的表面，在表面組織產(chǎn)生光化學(xué)效應(yīng)，而在物質(zhì)表層留下標(biāo)記。所以，用準(zhǔn)分子激光打標(biāo)時(shí)，標(biāo)記邊緣十分清晰。由于材料對(duì)紫外光的吸收大，激光對(duì)材料的作用只發(fā)生在材料的最表層，對(duì)材料幾乎沒有燒損現(xiàn)象，因此準(zhǔn)分子激光器更適合于材料的標(biāo)記。

激光打標(biāo)頭根據(jù)激光器的不同使用分類不一樣有半導(dǎo)體激光打標(biāo)頭、CO2激光打標(biāo)頭、光纖激光打標(biāo)頭。2100433B 解讀詞條背后的知識(shí) 新特光電20 關(guān)于激光光學(xué)類知識(shí)分享

激光打標(biāo)頭的作用

激光掃描振鏡，也稱打標(biāo)頭，是激光打標(biāo)機(jī)的重要組成配件。激光打標(biāo)機(jī)是一種小功率激光器，其工作原理是：所輸入的圖形通過掃描儀或在計(jì)算機(jī)內(nèi)自己設(shè)計(jì)的圖形或文字，在計(jì)算機(jī)的管理和控制下將圖案按數(shù)字信號(hào)編碼(行和場(chǎng)方向)，然后進(jìn)行數(shù)模D/A轉(zhuǎn)換和模數(shù)A/D轉(zhuǎn)換，再經(jīng)隔離功率放大器放大...

精密激光打標(biāo)機(jī)按照激光器不同分

激光打標(biāo)機(jī)按照激光器不同可分為：CO2激光打標(biāo)機(jī)，半導(dǎo)體激光打標(biāo)機(jī)，YAG激光打標(biāo)機(jī)，光纖激光打標(biāo)機(jī)。按照激光可見度不同分為：紫外激光打標(biāo)機(jī)（不可見）、綠激光打標(biāo)機(jī)（可見激光）、紅外激光打標(biāo)機(jī)（不可見激光）

精密激光打標(biāo)機(jī)按照激光波長(zhǎng)分類

激光打標(biāo)機(jī)按照激光波長(zhǎng)不同可分為;532nm激光打標(biāo)機(jī)，808nm激光打標(biāo)機(jī)，1064nm激光打標(biāo)機(jī)，10.64nm激光打標(biāo)機(jī)，266nm激光打標(biāo)機(jī)。322nm激光打標(biāo)機(jī)。

就目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)而言華工激光半導(dǎo)體激光打標(biāo)機(jī)的市場(chǎng)占有量最多。半導(dǎo)體DP激光打標(biāo)機(jī)體積小、免維護(hù)、使用簡(jiǎn)單、應(yīng)用廣泛等特點(diǎn)。激光打標(biāo)機(jī)又稱“鐳射雕刻機(jī)”，在農(nóng)機(jī)制造中“鐳射雕刻機(jī)”的作用也非常之大。激光打標(biāo)機(jī)類別

精密激光打標(biāo)機(jī)燈泵浦YAG激光打標(biāo)機(jī)

YAG激光器是紅外光頻段波長(zhǎng)為1.064um的固體激光器，采用氪燈作為能量源（激勵(lì)源），ND：YAG(Nd:YAG激光器。Nd（釹）是一種稀土族元素，YAG代表釔鋁石榴石，晶體結(jié)構(gòu)與紅寶石相似)作為產(chǎn)生激光的介質(zhì)，激勵(lì)源發(fā)出特定波長(zhǎng)的入射光，促使工作物質(zhì)發(fā)生居量反轉(zhuǎn)，通過能級(jí)躍遷釋放出激光，將激光能量放大并整形聚焦后形成可使用的激光束。

精密激光打標(biāo)機(jī)半導(dǎo)體泵浦YAG激光打標(biāo)機(jī)

半導(dǎo)體泵浦激光打標(biāo)機(jī)是使用波長(zhǎng)為0.808um半導(dǎo)體激光二極管（側(cè)面或端面）泵浦Nd：YAG介質(zhì)，使介質(zhì)產(chǎn)生大量的反轉(zhuǎn)粒子在Q開關(guān)的作用下形成波長(zhǎng)1.064um的巨脈沖激光輸出，電光轉(zhuǎn)換效率高。半導(dǎo)體泵浦激光打標(biāo)機(jī)與燈泵浦YAG就剛打標(biāo)機(jī)相比有較好的穩(wěn)定性、省電、不用換燈、等優(yōu)點(diǎn)，價(jià)格相對(duì)較高。

精密激光打標(biāo)機(jī)光纖激光打標(biāo)機(jī)

主要由激光器、振鏡頭、打標(biāo)卡三部分組成，采用光纖激光器生產(chǎn)激光的打標(biāo)機(jī)，光束質(zhì)量好，其輸出中心為1064nm，整機(jī)壽命在10萬(wàn)小時(shí)左右，相對(duì)于其他類型激光打標(biāo)器壽命更長(zhǎng)，電光轉(zhuǎn)換效率為28%以上，相對(duì)于其他類型激光打標(biāo)機(jī)2%-10%的轉(zhuǎn)換效率優(yōu)勢(shì)很大，在節(jié)能環(huán)保等方面性能卓著。

精密激光打標(biāo)機(jī)CO2激光打標(biāo)機(jī)

CO2激光器是遠(yuǎn)紅外光頻段波長(zhǎng)為10.64um的氣體激光器，采用CO2氣體充入放電管作為產(chǎn)生激光的介質(zhì)，當(dāng)在電極上加高電壓，放電管中產(chǎn)生輝光放電，就可使氣體分子釋放出激光，將激光能量放大后就形成對(duì)材料加工的激光束。

精密激光打標(biāo)機(jī)紫外激光打標(biāo)機(jī)

紫外激光打標(biāo)機(jī)配置深紫外激光器、進(jìn)口高速掃描振鏡系統(tǒng)等；由于紫外激光打標(biāo)機(jī)聚焦光斑極小，且加工熱影響區(qū)微乎其微，因而紫外激光打標(biāo)機(jī)可以進(jìn)行超精細(xì)打標(biāo)、特殊材料打標(biāo)，紫外激光打標(biāo)機(jī)是對(duì)打標(biāo)效果有更高要求的客戶首選產(chǎn)品。紫外激光打標(biāo)機(jī)具有電光轉(zhuǎn)換率高，非線性晶體使用壽命長(zhǎng)、整機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定、定位精度高、作業(yè)效率高、模塊化設(shè)計(jì)便于安裝維護(hù)等特點(diǎn)。另外可選配二維自動(dòng)工作臺(tái)，實(shí)現(xiàn)多工位連續(xù)打標(biāo)或大幅面打標(biāo)。